Bir kara dul pulsarının ve onun yıldız yoldaşının resimli bir görünümü. Pulsarın gama ışını emisyonları (macenta) yıldızın bakan tarafını (turuncu) güçlü bir şekilde ısıtır. Pulsar, eşini yavaş yavaş buharlaştırıyor. Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi/Cruz deWilde
Devasa bir yıldız yakıtı bittiğinde ve çöktüğünde, arkasında bir yıldız bırakabilir. nötron yıldızı. (Artık kütle çok büyük değilse, bu durumda çökmeye devam edecektir. Kara delik.) Çok düzenli aralıklarla radyasyon atımları yaptığı gözlenen dönen nötron yıldızlarına pulsar denir. Aslında kendi kendilerine darbe yapmazlar, ancak döndüklerinden ve radyasyonları güçlü ışınlar halinde dışarı çıktığı için, ışın bize doğru her geldiğinde bir darbe algılarız.
Bu düzenli titreşim ve diğer özellikler, pulsarları gökbilimciler için faydalı kılar. Bunları bulmak, “kara dul ikili dosyası” gibi nadir bir yapılandırmadır, onları özellikle yeni keşifler için değerli kılar.
Yakındaki bir yıldızın parlaması, bunun nadir ve gizemli bir sistemin parçası olduğunu keşfeden bir gökbilimciler ekibinin dikkatini çekti. Dergide yakın zamanda yayınlanan bir makalede bildirdikleri gibi Doğayıldız tuhaflığı bir “kara dul ikili” gibi görünüyor – hızla dönen bir nötron yıldızından oluşan bir sistem türü veya pulsarBu, araknid adaşının eşine yaptığı gibi, daire çizerek ve daha küçük bir yoldaş yıldızı yavaş yavaş tüketiyor.
Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde doktora sonrası araştırmacı olan ortak yazar Kevin Burdge liderliğindeki ekip, gece gökyüzünün geniş alan görüntülerini alan Kaliforniya merkezli bir gözlemevi olan Zwicky Geçici Tesisinden gelen verileri kullanan kara dul ikili dosyasını buldu.
Araştırmanın yardımcı yazarı Eric Bellm, “Bu keşif, ZTF gibi ender astrofiziksel nesneleri bulma potansiyelini vurguluyor” dedi. Washington ÜniversitesiUW’nin DiRAC Enstitüsü’nde araştırmacı ve hem ZTF hem de Şili merkezli Vera C. Rubin Gözlemevi’nde bilim insanı.
Gökbilimciler, dünyadaki yaklaşık iki düzine kara dul ikili dosyasını biliyorlar. Samanyolu. ZTF J1406+1222 adlı bu en yeni aday, Dünya’dan 3.000 ışıkyılı uzaklıkta bulunuyor ve pulsar ve yoldaş yıldızın her 62 dakikada bir birbirlerinin etrafında dönmesiyle şimdiye kadar tanımlanmış en kısa yörünge periyoduna sahip. Sistem, her 10.000 yılda bir iki iç yıldızın yörüngesinde dönen üçüncü bir uzak yıldıza ev sahipliği yapıyor gibi görünmesi bakımından benzersizdir.
Bu “üçlü” kara dul, böyle bir sistemin nasıl oluşmuş olabileceğine dair soruları gündeme getiriyor. Ekip, gözlemlerine dayanarak bir başlangıç hikayesi önerdi: Çoğu kara dul ikili dosyasında olduğu gibi, üçlü sistem muhtemelen küresel küme olarak bilinen yoğun bir eski yıldız takımyıldızından ortaya çıktı. Bu özel küme, Samanyolu’nun merkezine doğru sürüklenmiş olabilir, burada merkezi kara deliğin yerçekimi, üçlü kara dulun bozulmadan kalmasına neden olurken kümeyi birbirinden ayırdı.
Burdge, “Karmaşık bir doğum senaryosu” dedi. “Bu sistem muhtemelen Samanyolu’nda güneşten daha uzun süredir dolaşıyor.”
Devasa yıldızların çökmüş çekirdekleri olan pulsarlar, her birkaç milisaniyede bir dönen ve bu süreçte yüksek enerjili gama ve X-ışınları yayan baş döndürücü bir dönme periyoduna sahiptir.
Normalde, pulsarlar büyük miktarda enerji yaktıkları için dönerler ve hızla ölürler. Ancak bazen, pulsarın yerçekimi, yoldan geçen bir yıldızdan malzeme çekebilir ve atarcayı geri döndürmek için yeni enerji sağlayabilir. “Geri dönüştürülmüş” pulsar daha sonra yıldızı daha da soyan ve sonunda onu yok eden enerjiyi yeniden yaymaya başlar.
Kara dul ikili dosyalarının çoğu, merkezi pulsar tarafından yayılan gama ve X-ışını radyasyonu yoluyla bulunurken, ekip, ZTF J1406+1222’yi tespit etmek için ikilinin eşlik eden yıldızından gelen yanıp sönen görünür ışığı kullandı. Burdge, eşlik eden yıldızın sözde “gündüz” tarafının – sürekli olarak pulsar’a bakan tarafının – pulsardan aldığı sürekli yüksek enerjili radyasyon nedeniyle “gece” tarafından çok daha sıcak olabileceğini fark etti. Gökbilimciler, parlaklığı periyodik olarak büyük miktarda değişen bir yıldız gözlemlerlerse, bunun bir atarca ile ikili bir sistemde olduğuna dair güçlü bir işaret olacağını düşündü.
Bu teoriyi test etmek için Burdge ve ortak yazarları, ZTF verilerinden yıldızların parlaklığını incelediler ve herhangi birinin 10 veya daha fazla faktörle ve yaklaşık bir saat veya daha kısa bir zaman ölçeğinde çarpıcı bir şekilde değişip değişmediğini gördüler. Ekip, bilinen bir düzine kara dul ikili dosyasını seçebildi ve yeni yöntemin doğruluğunu doğruladı. kesinlik. Daha sonra, parlaklığı her 62 dakikada bir 13 kat değişen bir yıldız gördüler, bu da muhtemelen yeni bir kara dul ikilisinin parçası olduğunu gösteriyor.
Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması tarafından yıldızın onlarca yıllık ölçümlerine bakıldığında, ikili sistemin başka bir uzak yıldız tarafından takip edildiğine dair kanıtlar buldular. Hesaplamalarına göre, bu üçüncü yıldız her 10.000 yılda bir iç ikili sistemin yörüngesinde dönüyor gibi görünüyordu.
Merakla, gökbilimciler, kara dulların doğrulanmasının tipik yolu olan ikili sistemde pulsardan gelen gama veya X-ışını emisyonlarını doğrudan tespit etmediler. Sonuç olarak, şimdilik ZTF J1406+1222, ekibin gelecekteki gözlemlerle doğrulamayı umduğu bir kara dul ikili dosyası adayı olarak kabul ediliyor.
Burdge, “Her şey onun bir kara dul ikili dosyası olduğuna işaret ediyor gibi görünüyor,” dedi. “Ama bununla ilgili birkaç tuhaf şey var, bu yüzden tamamen yeni bir şey olması mümkün.”
Ekip, gökyüzündeki daha fazla nötron yıldızını ve kara dulları aydınlatmak için optik tekniği uygulamanın yanı sıra yeni sistemi gözlemlemeye devam etmeyi planlıyor.
Bellm, “Bu kara dul ikili dosyasını yalnızca ZTF ile tanımlamak, birkaç yıl içinde daha da güçlü Vera C. Rubin Gözlemevi çevrimiçi olduğunda bu tür sistemleri daha da bulabileceğimizi gösteriyor” dedi.
Bu keşif hakkında daha fazla bilgi için, Astronomların Gizemli “Kara Dul” İkili Sistemini Keşfetmesine bakın.
Referans: Kevin B. Burdge, Thomas R. Marsh, Jim Fuller, Eric C. Bellm, Ilaria Caiazzo, Deepto Chakrabarty, Michael W. Coughlin, Kishalay De tarafından “Geniş bir hiyerarşik üçlüde 62 dakikalık yörünge periyodu kara dul ikili” , VS Dhillon, Matthew J. Graham, Pablo Rodríguez-Gil, Amruta D. Jaodand, David L. Kaplan, Erin Kara, Albert KH Kong, SR Kulkarni, Kwan-Lok Li, SP Littlefair, Walid A. Majid, Przemek Mróz, Aaron B. Pearlman, ES Phinney, Jan van Roestel, Robert A. Simcoe, Igor Andreoni, Andrew J. Drake, Richard G. Dekany, Dmitry A. Duev, Erik C. Kool, Ashish A. Mahabal, Michael S. Medford, Reed Riddle ve Thomas A. Prince, 4 Mayıs 2022, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-022-04551-1
Ortak yazarlar, bilim adamlarını içerir. Warwick Üniversitesi; Caltech; McGill Üniversitesi; Maryland Üniversitesi, College Park; Minnesota Üniversitesi; Sheffield Üniversitesi; Wisconsin-Milwaukee Üniversitesi; Ulusal Cheng Kung Üniversitesi; Ulusal Tsing Hua Üniversitesi; Kanarya Adaları Astrofizik Enstitüsü; La Laguna Üniversitesi; Stockholm Üniversitesi; ve Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley. Araştırma Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edildi.